KR20060027525A - Method for manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region - Google Patents
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Abstract
보이드가 없는 게이트 전극을 갖는 함몰형 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 반도체 기판상에 소자 분리막을 형성한다음, 상기 반도체 기판의 게이트 전극 예정 영역중 선택된 영역에 트렌치를 형성하고, 상기 반도체 기판 표면에 게이트 절연막을 형성한다. 상기 게이트 절연막 상부에 상기 트렌치가 매립되도록 N형 불순물이 포함된 제 1 다결정 실리콘막을 형성하고, 상기 제 1 다결정 실리콘막을 소정 두께만큼 제거한다. 상기 제 1 다결정 실리콘막 상부에 제 2 다결정 실리콘막을 형성한다음, 상기 제2 다결정 실리콘막을 소정 부분 패터닝하여, 상기 셀 영역 및 주변 영역에 트랜지스터 게이트 전극을 형성한다.A method of manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region having a void-free gate electrode is disclosed. The disclosed invention forms a device isolation film on a semiconductor substrate including a cell region and a peripheral region, and then forms a trench in a selected region of a gate electrode predetermined region of the semiconductor substrate, and forms a gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate. do. A first polycrystalline silicon film including N-type impurities is formed on the gate insulating layer so as to fill the trench, and the first polycrystalline silicon film is removed by a predetermined thickness. After forming a second polycrystalline silicon film on the first polycrystalline silicon film, the second polycrystalline silicon film is partially patterned to form transistor gate electrodes in the cell region and the peripheral region.
함몰된 채널(RCAT), 듀얼 폴리, Recessed Channel (RCAT), Dual Poly,
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 함몰된 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 1A to 1C are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region in the related art.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 함몰된 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.2 to 9 are cross-sectional views of respective processes for describing a method of manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 반도체 기판 110 : 트렌치100
120, 125 : 저농도 확산층 130 : 제 1 다결정 실리콘막120, 125: low concentration diffusion layer 130: first polycrystalline silicon film
135 : 제 2 다결정 실리콘막 170a,170b,170c : 게이트 전극135 second
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 함몰된 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region.
일반적으로 트랜지스터는 반도체 기판 상에 형성된 게이트 전극(메모리 소자의 경우 워드 라인) 및 게이트 전극 양측과 중첩하도록 반도체 기판내에 형성된 소 오스 및 드레인 영역을 포함한다. 또한, 트랜지스터의 게이트 전극, 소오스 및 드레인 영역에 소정의 전압이 인가되는 경우, 상기 게이트 전극의 하부, 즉, 소오스 및 드레인 영역 사이에 채널이 형성된다. In general, a transistor includes a gate electrode (a word line in the case of a memory device) formed on a semiconductor substrate, and a source and a drain region formed in the semiconductor substrate so as to overlap both sides of the gate electrode. In addition, when a predetermined voltage is applied to the gate electrode, source and drain regions of the transistor, a channel is formed under the gate electrode, that is, between the source and drain regions.
이와 같은 게이트 전극의 폭 및 채널 길이는 반도체 소자의 디자인 룰의 감소와 더불어 점차 감소되고 있다. 그러나, 상기와 같이 게이트 전극의 폭 및 채널 길이가 감소되면, 반도체 소자의 집적 밀도는 개선되나, 드레인 유기 장벽 저하(DIBL:drain induced barrier lowering), 핫 캐리어 효과(hot carrier effect) 및 펀치 스루(punch through)와 같은 단채널 효과(short channel effect)가 발생된다.Such widths and channel lengths of gate electrodes are gradually decreasing with decreasing design rules of semiconductor devices. However, when the width and channel length of the gate electrode are reduced as described above, the integration density of the semiconductor device is improved, but drain induced barrier lowering (DIBL), hot carrier effect, and punch-through ( Short channel effects such as punch through occur.
상기한 단채널 효과를 해소하기 위해서, 종래에는 게이트 전극을 기판내에 매립시키는 함몰된 채널 구조가 제안되었다. 함몰된 채널 구조를 갖는 트랜지스터의 게이트 전극은 기판내에 형성된 트랜치내에 형성되며, 채널은 트랜치 측벽 및 저면에 걸쳐 형성된다. 이에 따라, 게이트 전극의 폭은 상대적으로 감소되지만, 유효 채널 길이는 게이트 전극 폭 이상으로 확보된다. 이에 따라, 고집적 반도체 소자의 평면형(Planner Type) 트랜지스터가 가지고 있는 단채널 효과와 같은 문제점 및 이로 인한 문턱 전압(Vt) 변화를 제어할 수 있다.여기서, 종래의 함몰된 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명하도록 한다.In order to solve the above short channel effect, a recessed channel structure has been proposed in which a gate electrode is embedded in a substrate. The gate electrode of a transistor having a recessed channel structure is formed in a trench formed in the substrate, and the channel is formed over the trench sidewalls and the bottom surface. As a result, the width of the gate electrode is relatively reduced, but the effective channel length is ensured to be greater than or equal to the gate electrode width. Accordingly, it is possible to control a problem such as a short channel effect of the planar type transistor of the highly integrated semiconductor device and a change in the threshold voltage Vt caused by the same. Here, a semiconductor device having a conventional recessed channel region can be controlled. A manufacturing method will be described with reference to FIGS. 1A to 1C.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 셀 영역(cell) 및 주변 영역(peri)을 포함하는 반도체 기판(10)상에 공지의 방법으로 소자 분리막(20)을 형성한다. 그후, 한 후, 셀 영역(cell)내에 함몰된 게이트 전극을 형성하기 위하여, 예정된 게이트 전 극 선폭으로 트렌치(30)를 형성한다. 이어서, 반도체 기판(10) 표면에 게이트 절연막(40)을 형성한다. First, as shown in FIG. 1A, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(40)이 형성된 반도체 기판(10) 결과물 상부에 게이트 전극용 다결정 실리콘막(50)을 형성한다. 다결정 실리콘막(50)은 N형의 불순물을 포함하고 있는 도핑된 폴리실리콘막이다. 이때, N형의 불순물로는 비소(Arsenic) 또는 인(Phosphorus)등이 사용될 수 있다. 이러한 다결정 실리콘막(50)은 570~650??의 온도 범위에서 증착되며, 상기 폴리실리콘막(50)의 증착과 동시에 상기 N형의 불순물이 상기 다결정 실리콘막(50)내에 도입된다.As shown in FIG. 1B, the
이때, 상기 다결정 실리콘막(50)으로 증착과 동시에 N형의 불순물이 도핑된 폴리실리콘막을 이용하는 것은, 셀 영역(cell)의 트렌치(30)내에 존재하는 다결정 실리콘막(50)의 두께와 주변 영역(peri)의 기판(10) 상면에 존재하는 다결정 실리콘막(50)의 두께가 서로 상이하므로, 이온 주입 방식에 의해 불순물을 주입하려면 두 영역에 적정한 이온 주입 에너지 설정이 용이하지 않기 때문이다. 그후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 다결정 실리콘막(50) 상부에 PMOS 트랜지스터가 형성될 영역(PMOS)이 노출되도록 포토레지스트 패턴(75)을 형성한다. 그후, PMOS 트랜지스터의 구동 능력을 개선하기 위하여, 노출된 PMOS 트랜지스터 영역(PMOS)의 다결정 실리콘막(50)에 고농도 P형 불순물을 이온 주입한다. 이때, 고농도 P형 불순물로는 보론(Boron) 또는 보론 플로라이드(BF2)등이 이용될 수 있다. 즉, PMOS 트랜지스터의 구동 능력을 개선하기 위하여는, PMOS 트랜지스터의 게이트 전극을 P형 폴리실리콘 막으로 제작함이 바람직하다. 이에따라, PMOS 트랜지스터 영역(PMOS)의 폴리실리콘막이 P형을 가질 수 있도록 상기 N형의 폴리실리콘막(50)에 고농도 P형 불순물을 카운터(counter) 도핑시키는 것이다.At this time, using the polysilicon film doped with N-type impurities at the same time as the
하지만, 고농도 N형 불순물이 포함된 폴리실리콘막을 P형으로 카운터 도핑시키기 위하여는 5ㅧE15/㎝2 이상의 고농도를 갖는 P형 불순물, 예컨대 BF2
이온을 주입하여야 한다. 그러나, BF2와 같은 불순물을 상기와 같은 고농도로 이온 주입시키게 되면, 이온 주입 에너지에 의한 불순물 도핑 농도가 피크(Peak)를 이루는 영역에서 다량의 보이드(80)가 발생된다. 즉, 상기 보이드(80)는 BF2 이온의 불순물 농도가 피크를 이루는 영역에 BF2 이온의 F(플로린, fluorine)이 파일-업(pile-up)되고, 플로린이 파일 업된 상태에서 열처리 공정을 진행하게 되면, 상기 다결정 실리콘막(50)내에 플로린 버블(fluorine bubble)과 같은 보이드(80)가 발생되는 것이다.However, in order to counter-dope a polysilicon film containing a high concentration of N-type impurities to P-type, P-type impurities having a high concentration of 5 예컨대 E 15 / cm 2 or more, such as BF 2 ions, must be implanted. However, when an ion such as BF 2 is ion-implanted at such a high concentration, a large amount of
이러한 보이드(80)는 P형 불순물이 이온 주입되는 PMOS 트랜지스터 영역의 다결정 실리콘막(50a: 즉, PMOS 트랜지스터의 게이트 전극) 상부에 다량 발생되어, PMOS 트랜지스터의 구동 능력 저하의 원인이 되며, 향후 제품의 신뢰성에도 치명적인 불량 발생의 원인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 보이드가 없는 게이트 전극 을 갖는 함몰형 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, a technical object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a recessed channel region having a void-free gate electrode.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 함몰형 트랜지스터 채널을 갖는 반도체 메모리 소자의 제조방법은 다음과 같다. In order to achieve the technical problem of the present invention, a method of manufacturing a semiconductor memory device having a recessed transistor channel according to an embodiment of the present invention is as follows.
먼저, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 반도체 기판상에 소자 분리막을 형성한다음, 상기 반도체 기판의 게이트 전극 예정 영역중 선택된 영역에 트렌치를 형성하고, 상기 반도체 기판 표면에 게이트 절연막을 형성한다. 상기 게이트 절연막 상부에 상기 트렌치가 매립되도록 N형 불순물이 포함된 제 1 다결정 실리콘막을 형성하고, 상기 제 1 다결정 실리콘막을 소정 두께만큼 제거한다. 상기 제 1 다결정 실리콘막 상부에 제 2 다결정 실리콘막을 형성한다음, 상기 제2 다결정 실리콘막을 소정 부분 패터닝하여, 층을 패터닝하여 상기 셀 영역의 NMOS영역과 상기 주변영역의 NMOS 및 PMOS 영역에 트랜지스터 게이트 전극을 형성한다.First, an isolation layer is formed on a semiconductor substrate including a cell region and a peripheral region. Then, a trench is formed in a region selected from predetermined regions of the gate electrode of the semiconductor substrate, and a gate insulating layer is formed on the surface of the semiconductor substrate. A first polycrystalline silicon film including N-type impurities is formed on the gate insulating layer so as to fill the trench, and the first polycrystalline silicon film is removed by a predetermined thickness. After forming a second polycrystalline silicon film on the first polycrystalline silicon film, the second polycrystalline silicon film is partially patterned, and then a layer is patterned to form a transistor gate in the NMOS region of the cell region and the NMOS and PMOS regions of the peripheral region. Form an electrode.
상기 트렌치는 상기 반도체 기판의 셀 영역에 형성한다.The trench is formed in a cell region of the semiconductor substrate.
상기 제 1 다결정 실리콘막을 제거하는 단계는, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 및 에치백(Etch_back) 중 선택되는 하나의 방법으로 진행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 다결정 실리콘막을 제거하는 단계는, 상기 제 1 다결정 실리콘막이 상기 게이트 절연막 상에 소정 두께만큼 잔류하도록 제거하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 다결정 실리콘막을 제거하는 단계는, 상기 소자 분리막 표면이 노출될때까지 화학적 기계적 연마 또는 에치백하는 것이 바람직하다. The removing of the first polycrystalline silicon layer may be performed by one of chemical mechanical polishing and etching back. In the removing of the first polycrystalline silicon film, the first polycrystalline silicon film may be removed so as to remain on the gate insulating film by a predetermined thickness. In the removing of the first polycrystalline silicon layer, chemical mechanical polishing or etch back may be performed until the surface of the device isolation layer is exposed.
상기 소자 분리막을 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 형성하는 단계 사이에, 상기 주변 영역의 문턱 전압을 조절하기 위한 불순물을 주입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 패터닝하는 단계 사이에, 상기 제 2 다결정 실리콘막 상부에 금속막 및 하드 마스크막을 순차적으로 적층하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 금속막 및 하드 마스크막은 상기 제 2 다결정 실리콘막 패터닝시 동시에 패터닝된다.The method may further include injecting impurities to control the threshold voltage of the peripheral region between the forming of the device isolation layer and the forming of the trench. The method may further include sequentially depositing a metal film and a hard mask film on the second polycrystalline silicon film between the forming of the second polycrystalline silicon film and the patterning of the second polycrystalline silicon film. The metal film and the hard mask film are simultaneously patterned when the second polycrystalline silicon film is patterned.
상기 제 2 다결정 실리콘막은 불순물이 도핑되지 않은 다결정 실리콘막일 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와 상기 제 2 다결정 실리콘막을 패터닝하는 단계 사이에, 상기 셀 영역 및 주변 영역의 NMOS 트랜지스터 예정 영역에 해당하는 상기 제 2 다결정 실리콘막에 선택적으로 고농도 N형 불순물을 도핑하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와 상기 제 2 다결정 실리콘막을 패터닝하는 단계 사이에, 상기 주변 영역의 PMOS 트랜지스터 예정 영역에 해당하는 상기 제 2 다결정 실리콘막에 선택적으로 고농도 P형 불순물을 도핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.한편,상기 제 2 다결정 실리콘막은 증착과 동시에 P형 불순물이 도핑되어 있는 도프트(doped) 다결정 실리콘막일 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 형성하는 단계와, 상기 제 2 다결정 실리콘막을 패터닝하는 단계 사이에, 상기 셀 영역의 NMOS 트랜지스터 예정 영역 및 주변 영역의 NMOS 트랜지스터 예정 영역의 제 2 다결정 실리콘막에 고농도 N형 불순물을 선택적으로 도핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.The second polycrystalline silicon film may be a polycrystalline silicon film that is not doped with impurities. In this case, between the forming of the second polycrystalline silicon film and the patterning of the second polycrystalline silicon film, a high concentration N is selectively added to the second polycrystalline silicon film corresponding to the NMOS transistor predetermined region of the cell region and the peripheral region. Doping may further comprise the step of doping. Alternatively, between the forming of the second polycrystalline silicon film and the patterning of the second polycrystalline silicon film, a high concentration P-type impurity is selectively doped into the second polycrystalline silicon film corresponding to a predetermined region of the PMOS transistor in the peripheral region. The second polycrystalline silicon film may be a doped polycrystalline silicon film doped with P-type impurities simultaneously with deposition. In this case, between the forming of the second polycrystalline silicon film and the patterning of the second polycrystalline silicon film, a high concentration is formed in the second polycrystalline silicon film of the NMOS transistor predetermined region of the cell region and the NMOS transistor predetermined region of the peripheral region. Selectively doping the N-type impurity.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한 다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 함몰된 채널 영역을 갖는 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings are exaggerated in order to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements. Figs. 2 to 9 are recessed according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing for each process for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor element which has the channel area.
먼저, 도 2를 참조하여, 셀 영역(cell) 및 주변 영역(peri)이 한정된 반도체 기판(100) 상에 소자 분리막(105)을 형성한다. 소자 분리막(105)은 알려진 바와 같이, 반도체 기판(100)의 소정 부분을 건식 식각하여 트렌치를 형성하는 공정, 상기 내부에 HDP(High Density Plasma) 산화막등으로 갭필(gap fill)하는 공정, 및 상기 HDP 산화막을 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 또는 에치백 공정등의 평탄화하는 공정으로 얻어질 수 있다. 그후, 반도체 소자가 밀집되는 셀 영역(cell)에 함몰된 채널 영역을 갖는 트랜지스터를 형성하기 위하여, 셀 영역(cell)의 게이트 전극 예정 영역에 공지의 방법을 이용하여 트렌치(110)를 형성한다. 트렌치(110)가 형성된 반도체 기판(100) 결과물 상부에 게이트 절연막(115)을 형성한다. 상기 소자 분리막(105)을 형성하는 단계와, 상기 트렌치(110)를 형성하는 단계 사이에, 주변 영역(peri)에 형성되는 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하기 위하여, 주변 영역(peri)에 선택적으로 저농도 확산층(120)을 형성할 수 있다. 주변 영역의 저농도 확산층 (120)은 예를 들어, 보론 또는 보론프로라이드(BF2)등의 P형 불순물을 1.0E13 내지 1.0E14/cm2의 농도 및 10 내지 30KeV의 에너지로 이온 주입하여 형성된다. 또한, 셀 영역(cell)에도 선택적으로 문턱 전압 조절 이온을 주입하여 저농도 확산층(125)을 형성할 수 있다. 이때, 셀 영역(cell)에 함몰형 채널을 갖는 트랜지스터가 형성되므로, 주변 영역(peri)에 비하여 상대적으로 깊게, 즉, 트렌치(110) 하단에 저농도 확산층(125)이 위치되도록 형성된다. 셀 영역(cell)의 저농도 확산층(125)은 예를 들어 최근에 개발된 플라즈마 도핑 방법 또는 희생막 증착후 트랜치 깊이에 따라 이온 주입의 에너지를 조절하는 방법등으로 형성될 수 있다. 이는 반도체 소자 제조 방법 분야에서 공지된 여러 가지의 기술들이 알려져 있으므로 본 발명의 상세 설명 부분에서는 생략하기로 한다.First, referring to FIG. 2, an
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(115) 상부에 고농도 N형 불순물이 포함된 제 1 다결정 실리콘막(130)을 증착한다. 제 1 다결정 실리콘막(130)은 셀 영역(cell)의 게이트 전극용 트렌치(110)가 충분히 매립될 정도의 두께로 형성한다. 제 1 다결정 실리콘막(130)은 상술한 바와 같이 증착과 동시에 고농도 N형의 불순물이 도핑된다.Next, as shown in FIG. 3, a first
도 4를 참조하여, 제 1 다결정 실리콘막(130)을 소정 두께만큼 제거한다. 제 1 다결정 실리콘막(131)은 예컨대, 부분(partial) CMP 또는 에치백 공정에 의해 제거된다. 이러한 제 1 다결정 실리콘막(130)은 게이트 절연막(115)의 손상을 방지하기 위하여, 게이트 절연막(115) 및 소자 분리막(105) 상에 소정 두께만큼 남도록 제거함이 바람직하다. 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 다결정 실리콘막(132)은 반도체 기판(100) 표면으로 소정 두께만큼 돌출되어 있는 소자 분리막(105) 표면이 노출될 때까지 CMP할 수도 있다. Referring to FIG. 4, the first
그 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 다결정 실리콘막(131 혹은 132)상부에 불순물이 도핑되지 않은 제 2 다결정 실리콘막(135)을 증착한다. 본 실시예에서는 상기 도 4의 경우를 예를 들어 설명한다. Next, as shown in FIG. 6, a second
제 2 다결정 실리콘막(135)은 NMOS 및 PMOS 트랜지스터의 실질적인 게이트 전극으로 사용될 층으로, 각 MOS 트랜지스터의 도전형과 맞게 불순물 도핑이 필요하다. 이를 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, NMOS 트랜지스터 영역(NMOS)이 노출되도록, 제 2 다결정 실리콘막(135)상에 제 1 포토레지스트 패턴(140)을 형성한다. 그후, 노출된 NMOS 트랜지스터 영역(NMOS)의 제 2 다결정 실리콘막(135) 상에 N형의 불순물(145)을 도핑시킨다. 여기서, 도면 부호 135a는 N형의 불순물이 도핑된 제 2 다결정 실리콘막을 나타내고, 131a는 N형의 불순물이 도핑된 제 1 다결정 실리콘막을 나타내며, 상기 도핑 방법으로는 이온 주입 방법 또는 플라즈마 도핑 방법이 이용될 수 있다. The second
제 1 포토레지스트 패턴(140)을 공지의 방식으로 제거한 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, PMOS 트랜지스터 영역(PMOS)이 노출되도록 제 2 포토레지스트 패턴(150)을 형성한다. 노출된 PMOS 트랜지스터 영역의 제 2 다결정 실리콘막(130)에 P형의 불순물(155), 예컨대 BF2을 도핑한다. 이때, P형의 불순물(155)의 농도는 불순 물이 도핑되지 않은 제 2 다결정 실리콘막(135)에 도핑되므로, 카운터 도핑을 시켜야하는 종래의 P형 불순물의 농도보다 낮다. 이에 따라, PMOS 트랜지스터 영역(PMOS)의 제 2 다결정 실리콘막(135b)의 보이드 발생을 감소시킬 수 있다. 여기서 도면 부호 131b는 P형의 불순물이 도핑된 제 1 다결정 실리콘막이고, 상기 도핑 방법으로는 N형 불순물의 도핑과 마찬가지로 이온 주입 방법 또는 플라즈마 도핑 방법이 이용될 수 있다. 이때, N형의 불순물을 도핑하는 단계와 P형의 불순물을 도핑하는 단계는 서로 순서가 바뀔 수 있다. 또한, 제 2 다결정 실리콘막(135)으로 고농도 P형 불순물 예컨대 E15/㎠ 농도의 보론이 도핑되어 있는 다결정 실리콘막이 이용될 수 있다. 이러한 경우, N형 불순물을 도핑시키는 공정만 수행하고, P형 불순물을 도핑시키기 위한 공정을 배제할 수 있으므로, 공정 단순화를 이룰 수 있다.After the
그후, 도 9에 도시된 바와 같이, N형 불순물(145) 및 P형 불순물(155)이 선택적으로 도핑된 제 2 다결정 실리콘막(135a,135b) 상에 게이트 전극의 저항을 감소시키기 위한 금속층(160) 및 하드 마스크막(165)을 순차적으로 증착한다. 그 다음, 소정 부분 패터닝하여, 제 1 내지 제 3 게이트 전극 구조체(170a,170b,170c)를 형성한다. 여기서, 제 1 게이트 전극 구조체(170a)는 셀 영역(cell)의 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극으로서 함몰된 게이트 전극을 포함하고, 제 2 게이트 전극 구조체(170b)는 주변 영역(peri)의 NMOS 트랜지스터의 게이트 전극으로 기판 표면상에 형성된다. 제 3 게이트 전극 구조체(170c)는 주변 영역(peri)의 PMOS 트랜지스터의 게이트 전극으로 기판 표면상에 형성된다. 또한, 제 1 및 제 2 게이트 전극 구조체 (170a,170b)는 N타입 불순물을 포함하는 다결정 실리콘막(130 및/또는 135a)을 포함하고, 제 3 게이트 전극 구조체는 P타입 불순물을 포함하는 다결정 실리콘막(135b)을 포함한다. 그후, 제 1 내지 제 3 게이트 전극 구조체(170a,170b,170c)의 양측벽에 공지의 방식으로 스페이서(175)를 형성한다음, 스페이서(175) 양측의 반도체 기판(100)에 불순물을 주입하여, 소오스 및 드레인 영역(180a,180b)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 9, the metal layer for reducing the resistance of the gate electrode on the second
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고농도 N형 불순물을 포함하는 제 1 다결정 실리콘막은 함몰된 게이트 전극 영역, 즉, 트렌치 부분에만 매립시키고, 불순물이 포함되지 않은 제 2 다결정 실리콘막을 증착한 후, 종래보다 낮은 농도로 N형 불순물 및 P형 불순물을 선택적으로 도핑시킨다. As described in detail above, according to the present invention, the first polycrystalline silicon film containing the high concentration N-type impurity is embedded only in the recessed gate electrode region, that is, the trench portion, and the second polycrystalline silicon film containing no impurities is deposited. Thereafter, the N-type impurities and the P-type impurities are selectively doped at a lower concentration than before.
이에 따라, 종래보다 낮은 농도의 P형 불순물을 이온 주입(도핑)시키므로, 고농도 P형 불순물의 이온 주입에 따르는 보이드를 감소시킬 수 있다. 따라서, 게이트 전극의 전기적 특성, 특히, PMOS 트랜지스터의 게이트 전극의 특성이 개선될 분만 아니라, 제품의 신뢰성을 개선 할 수 있다. Accordingly, the ion implantation (doping) of the P-type impurity at a lower concentration than in the prior art can reduce the void caused by the ion implantation of the high concentration P-type impurity. Therefore, not only the electrical characteristics of the gate electrode, in particular, the characteristics of the gate electrode of the PMOS transistor are improved, but also the reliability of the product can be improved.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20040923 |
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PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |